PL B1. AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL BUP 23/15. WŁODZIMIERZ OCHOŃSKI, Kraków, PL

Transkrypt

1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. F16J 15/53 ( ) F16J 15/54 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Próżniowy przepust wału uszczelniony cieczą magnetyczną (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 23/15 (73) Uprawniony z patentu: AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE, Kraków, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 11/16 (72) Twórca(y) wynalazku: WŁODZIMIERZ OCHOŃSKI, Kraków, PL (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Agnieszka Staniszewska

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest próżniowy przepust wału uszczelniony cieczą magnetyczną, wykorzystany w budowie urządzeń, stosowanych w technice wysokiej próżni. Z opisu patentowego US znany jest próżniowy przepust wału obrotowego z wielostopniowym uszczelnieniem cieczą magnetyczną, zawierający magnes trwały spolaryzowany osiowo, umieszczony pomiędzy dwoma nabiegunnikami. Magnes wraz z nabiegunnikami usytuowany jest pomiędzy dwoma łożyskami tocznymi osadzonymi w obudowie. Nabiegunniki złożone są z szeregu cienkich pierścieni, wykonanych z materiału ferromagnetycznego, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w małych szczelinach pierścieniowych, utworzonych pomiędzy wewnętrznymi walcowymi powierzchniami pierścieni, a wałem. Z opisu patentowego US znany jest próżniowy przepust wału uszczelniony cieczą magnetyczną, z obracającym się układem magnetycznym. Wielokrawędziowy nabiegunnik z występami uszczelniającymi, usytuowany pomiędzy łożyskami tocznymi w obudowie, stanowi integralną część wału. We wnękach wykonanych w nabiegunniku umieszczone są magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w małych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunnika, a wewnętrzną, cylindryczną powierzchnią komory dławnicowej w obudowie. Z opisu patentowego US , znane jest podobne rozwiązanie wielostopniowego uszczelnienia z cieczą magnetyczną i obracającym się układem magnetycznym, w którym wielokrawędziowe nabiegunniki i umieszczony pomiędzy nimi magnes trwały spolaryzowany osiowo, umocowane są na obracającym się wale, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi usytuowanymi na zewnętrznych, walcowych powierzchniach nabiegunników, a wewnętrzną, walcową powierzchnią obudowy (fig. 2). Znany jest także z polskiego opisu patentowego nr PL próżniowy przepust wału obrotowego z uszczelnieniem ferromagnetycznym, zawierający dwie tuleje kołnierzowe wraz z wielokrawędziowymi nabiegunnikami, co najmniej dwa magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, umieszczone w komorze dławnicowej, każdy pomiędzy dwoma nabiegunnikami oraz ciecz magnetyczną. Na tulei osadzonej w obudowie i na tulei osadzonej na wale wykonane są występy uszczelniające, przy czym każda tuleja wraz nabiegunnikami stanowi oddzielną całość, zaś magnesy umieszczone są w pierścieniowych wnękach, wykonanych w każdej tulei pomiędzy nabiegunnikami. Ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach promieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi jednej tulei, a walcową powierzchnią drugiej tulei. Z polskiego opisu patentowego nr PL znany jest przepust wału z uszczelnieniem cieczą magnetyczną, który w komorze dławnicowej, pomiędzy dwoma łożyskami tocznymi, ma osadzoną na wale tuleję z występami uszczelniającymi, wykonanymi na jej zewnętrznej powierzchni walcowej, a druga tuleja osadzona w obudowie ma występy uszczelniające wykonane na jej wewnętrznej powierzchni walcowej, przy czym tuleje namagnesowane są w ten sposób, że kolejne występy każdej tulei stanowią bieguny różnoimienne lub jednoimienne i usytuowane są wobec siebie tak, że występ uszczelniający jednej tulei i odpowiadający mu występ drugiej tulei mają różnoimienne bieguny N i S, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi obu tulei. Z polskiego opisu patentowego nr PL znany jest też próżniowy przepust wału, uszczelniony cieczą magnetyczną, który charakteryzuje się tym, że nabiegunniki wykonane w postaci tulei kołnierzowych, jeden osadzony w obudowie, drugi osadzony na wale, mają występy uszczelniające usytuowane na walcowych powierzchniach kołnierzy tulei oraz na środkowych częściach walcowych powierzchni obu tulei, przy czym w pierścieniowych wnękach wykonanych w nabiegunnikach, umieszczone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w szczelinach pierścieniowych, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi obu nabiegunników oraz w szczelinach promieniowych pomiędzy występami na kołnierzu nieruchomego nabiegunnika, a wałem i w szczelinach pomiędzy występami na kołnierzu ruchomego nabiegunnika, a obudową. Z polskiego opisu patentowego, nr PL znany jest także próżniowy przepust wału obrotowego uszczelniony cieczą magnetyczną, w którym w pierścieniowych wnękach wykonanych na obu powierzchniach czołowych tulei nośnej, osadzone są magnesy trwałe spolaryzowane promieniowo, przy czym jeden z magnesów skierowany jest biegunem N, a drugi biegunem S do powierzchni wału, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w małych pierścieniowych szczelinach promieniowych, utworzo-

3 PL B1 3 nych pomiędzy występami uszczelniającymi, usytuowanymi na wewnętrznej powierzchni walcowej tulei, a powierzchnią wału. Znany jest też ze zgłoszenia patentowego nr P próżniowy przepust wału z wielostopniowym uszczelnieniem z cieczą magnetyczną, który zawiera osadzone na wale wielokrawędziowe nabiegunniki przedzielone magnesami trwałymi spolaryzowanymi osiowo i charakteryzuje się tym, że występy uszczelniające nabiegunników, usytuowane są na ich zewnętrznych walcowych powierzchniach, a od strony ich wewnętrznych walcowych powierzchni usytuowane są zbiorniczki na ciecz magnetyczną, połączone poprzecznymi kanalikami ze szczelinami roboczymi, przy czym ciecz magnetyczna wypełnia zbiorniczki i kanaliki, a także znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a wewnętrzną, walcową powierzchnią obudowy. Ze zgłoszenia patentowego nr P znany jest również wysokoobrotowy przepust wału z wielostopniowym uszczelnieniem z cieczą magnetyczną, w którym tulejka umocowana w obudowie ma kołnierz skierowany w stronę wału, natomiast tulejka osadzona na wale ma kołnierz skierowany w stronę obudowy, a na zewnętrznej powierzchni walcowej umocowanej w obudowie wykonany jest obwodowy rowek śrubowy, zaś w przestrzeni powstałej pomiędzy tulejkami, umieszczone są wielokrawędziowe nabiegunniki, przedzielone magnesami trwałymi, umocowane w nieruchomej tulejce i skierowane występami uszczelniającymi w stronę wału lub na ruchomej tulejce z występami uszczelniającymi skierowanymi w stronę obudowy, zaś ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników, a odpowiednimi powierzchniami cylindrycznymi tulejek kołnierzowych. Istota próżniowego przepustu według wynalazku, zawierającego wał, obudowę, łożyska toczne, tuleje kołnierzowe, walcowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome i nieruchome oraz ciecz magnetyczną, polega na tym, że w komorze utworzonej pomiędzy przegrodą obudowy, wewnętrzną cylindryczną powierzchnią gniazda obudowy i zewnętrzną cylindryczną powierzchnią tulei kołnierzowej osadzonej na wale, umieszczone są łożyska toczne przedzielone tulejką kołnierzową z kołnierzem skierowanym w stronę wału, w którym umieszczone są równomiernie rozłożone walcowe magnesy trwałe, a do powierzchni bocznych kołnierza przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki nieruchome z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach walcowych. Ponadto tuleja kołnierzowa osadzona na wale, ma kołnierz usytuowany po drugiej stronie przegrody obudowy, skierowany w stronę obudowy, w którym umieszczone są również równomiernie rozłożone walcowe magnesy trwałe, a do obu powierzchni bocznych kołnierza przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich zewnętrznych powierzchniach walcowych. Ciecz magnetyczna znajduje się w pierścieniowych szczelinach, utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników nieruchomych i nabiegunników ruchomych, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi tulei kołnierzowej osadzonej na wale i gniazdem obudowy. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku w półprzekroju wzdłużnym. Przepust składa się z wału 1, obudowy 2, tulei kołnierzowej 3, łożysk tocznych 4, walcowych magnesów trwałych 5, 7 spolaryzowanych osiowo, nabiegunników nieruchomych 6, nabiegunników ruchomych 8, tulejki kołnierzowej 9 i cieczy magnetycznej 10. W komorze utworzonej pomiędzy przegrodą 2a obudowy 2, wewnętrzną cylindryczną powierzchnią gniazda obudowy 2 i zewnętrzną cylindryczną powierzchnią tulei kołnierzowej 3 osadzonej na wale 1, umieszczone są łożyska toczne 4 przedzielone tulejką kołnierzową 9 z kołnierzem 9a skierowanym w stronę wału 1, w którym rozmieszczone są równomiernie walcowe magnesy trwałe 5, a do powierzchni bocznych kołnierza 9a przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki nieruchome 6 z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach walcowych. Ponadto tuleja kołnierzowa 3 osadzona na wale 1 ma kołnierz 3a usytuowany po drugiej stronie przegrody 2a obudowy 2, skierowany w stronę obudowy 2, w którym umieszczone są również równomiernie rozłożone walcowe magnesy trwałe 7, a do powierzchni bocznych kołnierza 3a przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome 8 z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich zewnętrznych powierzchniach walcowych. Ciecz magnetyczna 10 znajduje się w pierścieniowych szczelinach utworzonych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników nieruchomych 6 i nabiegunników ruchomych 8, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi tulei kołnierzowej 3 i gniazdem obudowy 2. Łożyska toczne 4 wraz z umieszczoną między nimi tulejką 9 są ustalone w obudowie 2 poprzez nakrętkę 11, a tulejka kołnierzowa 3 jest zabezpieczona

4 4 PL B1 przed przesuwem wzdłużnym na wale 1 za pomocą pierścienia sprężystego osadczego 12. Jeden zamknięty obwód magnetyczny 1 utworzony jest przez tuleję kołnierzową 3, magnesy trwałe 5, nabiegunniki nieruchome 6 i ciecz magnetyczną 10. Drugi zamknięty obwód magnetyczny 2 tworzą obudowa 2, magnesy trwałe 7, nabiegunniki ruchome 8 i ciecz magnetyczna 10. W warunkach eksploatacji próżniowego przepustu według wynalazku, w wyniku oddziaływania siły pola magnetycznego na ciecz magnetyczną, utrzymywana jest ona w szczelinach pierścieniowych pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników ruchomych i nieruchomych, a odpowiednimi powierzchniami walcowymi tulei kołnierzowej osadzonej na wale i gniazdem obudowy, tworząc bariery dla czynnika uszczelnianego. Ponadto przegroda 2a obudowy 2 usytuowana z luzem względem tulei kołnierzowej 3 i nabiegunnika ruchomego 8, tworzy dodatkowe uszczelnienia labiryntowe promieniowe, które zwiększa szczelność przepustu. Zastrzeżenia patentowe 1. Próżniowy przepust wału uszczelniony cieczą magnetyczną, zawierający wał, obudowę, łożyska toczne, tuleje kołnierzowe, walcowe magnesy trwałe spolaryzowane osiowo, wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome i nieruchome oraz ciecz magnetyczną znamienny tym, że w komorze utworzonej pomiędzy przegrodą (2a) obudowy (2), wewnętrzną cylindryczną powierzchnią gniazda obudowy (2) i zewnętrzną cylindryczną powierzchnią tulei kołnierzowej (3) osadzonej na wale (1), umieszczone są łożyska toczne (4) przedzielone tulejką kołnierzową (9) z kołnierzem (9a) skierowanym w stronę wału (1), w którym umieszczone są równomiernie rozłożone, walcowe magnesy trwałe (5), a do powierzchni bocznych kołnierza (9a) przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki nieruchome (6) z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich wewnętrznych powierzchniach walcowych tulei kołnierzowej (3). 2. Próżniowy przepust wału według zastrz. 1, znamienny tym, że tuleja kołnierzowa (3) ma kołnierz (3a) usytuowany po drugiej stronie przegrody (2a) obudowy (2), skierowany w stronę obudowy (2), w którym umieszczone są również równomiernie rozłożone walcowe magnesy trwałe (7), a do obu powierzchni bocznych kołnierza (3a) przylegają wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome (8) z występami uszczelniającymi wykonanymi na ich zewnętrznych powierzchniach walcowych. 3. Próżniowy przepust wału według zastrz. 1, znamienny tym, że pomiędzy występami uszczelniającymi nabiegunników nieruchomych (6) i nabiegunników ruchomych (8), a odpowiednimi powierzchniami walcowymi tulei kołnierzowej (3) osadzonej na wale (1) i gniazdem obudowy (2), w pierścieniowych szczelinach, znajduje się ciecz magnetyczna (10). Oznaczenia na rysunku: 1 wał 2 obudowa 2a przegroda 3 tuleja kołnierzowa 3a kołnierz 4 łożysko toczne 5, 7 walcowe magnesy trwałe 6 wielokrawędziowe nabiegunniki nieruchome 8 wielokrawędziowe nabiegunniki ruchome 9 tulejka kołnierzowa 9a kołnierz 10 ciecz magnetyczna 11 nakrętka 12 pierścień sprężysty osadczy 1, 2 zamknięte obwody magnetyczne

5 PL B1 5 Rysunek

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UPRP Cena 2,46 zł (w tym 23% VAT)